基于MAX038的程控函數信號發(fā)生器的設計
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0 引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/189003.htm在現代電子技術(shù)的研究及應用領(lǐng)域。常常需要高精度且頻率可調的信號源。MAX038是MAXIM公司開(kāi)發(fā)的新一代專(zhuān)用函數信號發(fā)生芯片，它可以產(chǎn)生正弦波、方波和三角波等三種波形，而且頻率和占空比獨立可調。本文設計了一種由LPC2114、MAX038、D／A轉換器以及八選一模擬開(kāi)關(guān)CD4051等構成的程控函數信號發(fā)生器。研究了LPC2114通過(guò)D／A轉換器實(shí)現對MAX038頻就緒和占空比的調控方法。給出了在0.1Hz～20MHz內產(chǎn)生精確的正弦波、方波和三角波的方法。此外，本函數信號發(fā)生器還具有可調范圍大、精度高、信號穩定等特點(diǎn)，可以應用于各種電子測量和控制場(chǎng)合。
1 MAX038的主要特性
MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一種具有高頻、高精度、低輸出電阻而且驅動(dòng)能力很強的函數信號發(fā)生器芯片。它的內部電路主要由振蕩器、振蕩頻率控制器、2.5 V基準電壓源、正弦波形發(fā)生器、比較器、多路模擬開(kāi)關(guān)、相位比較器組成。MAX038主要性能特點(diǎn)如下：
◇能精密地產(chǎn)生正弦波、矩形波(含方波)、三角波信號。
◇頻率范圍從0.1 Hz～20 MHz，最高可達40MHz，各種波形的輸出幅度均為2 V(P-P)。
◇占空比調節范圍寬，占空比和頻率均可單獨調節，二者互不影響，占空比最大調節范圍為10％～90％。
◇波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比調節時(shí)的非線(xiàn)性度低于2％。
◇采用±5 V雙電源供電，允許有5％變化范圍，電源電流為80 mA，典型功耗400 mW，工作溫度范圍為0～70℃。
◇內設2.5 V電壓基準，可利用該電壓設定FADJ、DADJ的電壓值，從而實(shí)現頻率微調和占空比調節。
2系統構成與工作原理
2.1系統整體構成
一系統主要是由主控制器LPC2114、函數發(fā)生器MAX038、D／A轉換器、LED顯示、鍵盤(pán)、波段切換，波形處理和峰值檢波等部分組成，其整體結構框圖如圖1所示。
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系統中的LPC2114是一款基于A(yíng)RM7TDMI的微控制器，其結構是基于精簡(jiǎn)指令計算機(RISC)原理設計的，具有許多比以前8位微控制器更豐富和先進(jìn)的性能。由于LPC2114具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、4路10位ADC、46個(gè)GPIO以及多達9個(gè)外部中斷，并且內嵌一個(gè)128KB的高速FLASH存儲器，因此，特別適用于工業(yè)控制、醫療系統、訪(fǎng)問(wèn)控制和電子收款機(POS)。
作為本系統的主控制器，LPC2114可通過(guò)D／A轉換器和八選一模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現對MAX038的波形選擇以及頻率和占空比調節，同時(shí)具有LED顯示控制和鍵盤(pán)控制功能，此外，PLC2114還可以通過(guò)自帶的ADC對波形的峰值進(jìn)行測量。LED顯示可同時(shí)輸出頻率(6位LED)和幅度(4位LED)。系統中的波形處理主要是對MAX038輸出的波形進(jìn)行電壓放大和功率放大。并加入直流偏移。峰值檢波電路則以AD8021為核心組成電壓峰值保持電路，以便對波形的幅度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。
2.2系統控制電路與工作原理
LPC2114主要通過(guò)D／A轉換器TLC5618、DAC0832和八選一模擬開(kāi)關(guān)CD4051對MAX038輸出的波形、頻率以及占空比進(jìn)行控制。其控制電路如圖2所示，其中端口OUT為MAX038的波形輸出端，其它端口連至LPC2114相應引腳。
LPC2114通過(guò)對A1和A0端的不同設置來(lái)選擇不同的波形。當A1為高電平、A0為任意時(shí)，輸出波形為正弦波；當A1、A0同時(shí)為低電平時(shí)，輸出波形為方波；當A1為低電平、A0為高電平時(shí)，輸出波形為三角波。MAX038輸出波形的頻率由輸入引腳IIN的電流IIN、引腳COSC接人的電容量Cf以及引腳FADJ的電壓VFADJ決定，其中輸出波形的基頻由電流IIN和Cf決定。若輸出波形的基頻為f0，那么，VFADJ時(shí)0V，f0的計算公式為：
通過(guò)VFADJ可以對輸出波形的頻率進(jìn)行細調，當VFADJ在±2.4 V之間變化時(shí)，調制頻偏為±70％。設實(shí)際輸出的頻率為，則它們的關(guān)系為：
其中，電流IIN由DAC0832經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓／電流轉換網(wǎng)絡(luò )提供。當DAC0832輸出電壓在0～5 V變化時(shí)，經(jīng)過(guò)6.7 kΩ的電阻即可獲得0～750μA的電流。通過(guò)控制八選一模擬開(kāi)關(guān)CD4051來(lái)選擇Cf的電容量，從而確定頻率范圍(即頻段)。本系統共有8個(gè)頻段供切換，輸出頻率范圍與Cf的對應關(guān)系如表1所列。
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關(guān)鍵詞：
MAX
038
程控
函數信號發(fā)生器
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